Чем выше летит самолет тем меньшее расстояние он преодолевает
Разбираемся, почему вращение Земли не влияет на дальность полета самолета
И почему с запада на восток самолет летит быстрее?
То, что наша планета вращается вокруг наклонной оси с запада на восток, известно каждому школьнику. Но кто может сходу ответить, почему вращение Земли не влияет на расстояние между точками на ее поверхности? Не должно ли вращение нашей планеты «помогать» самолетам, летящим в западном направлении? Разбираемся ниже.
На самом деле ответ прост: самолет вращается вместе с Землей. Воздушные судна летают над поверхностью нашей планеты, поэтому единственное, что имеет значение, – это расстояние.
А расстояние – это физическое измерение, которое не меняется, независимо от того, в каком направлении вращается Земля. Кроме того, вместе с планетой вращается и атмосфера, в которой летит самолет. В широком смысле Землю и атмосферу можно рассматривать как единую целостную систему.
И любое тело, будь то воздушное судно, корабль, машина, человек, гепард или муравей, которое находится на Земле или над ней, будет двигаться с той же скоростью, что и поверхность нашей планеты. На экваторе эта скорость составляет около 1670 км/ч.
Так что если у вас есть дом в Сингапуре или Найроби (оба города расположены очень близко к экватору) и вы смотрите телевизор в своей гостиной, вы тоже движетесь со скоростью 1670 км/ч. Причем постоянно! А вы думали, что лежите и отдыхаете на диване?
Если разбираться в вопросе глубже, из-за вращения Земли атмосфера и все, что в ней находится, подвержены определенным физическим силам. Одна из них известна как сила Кориолиса, которая получила свое название из-за имени французского ученого Гаспара-Гюстава де Кориолиса, впервые описавшего ее в статье 1835 года.
Это эффект, при котором масса, движущаяся во вращающейся системе, испытывает силу (силу Кориолиса), действующую перпендикулярно направлению движения и оси вращения планеты. Обычно на Земле эффект заставляет перемещающиеся вдоль поверхности объекты отклоняться вправо (по отношению к направлению движения) в северном полушарии и влево – в южном.
wikipedia.org
Кроме того, эффект Кориолиса играет важную роль в формировании циклонических погодных систем. За счет него в различных частях земного шара формируются совершенно разные схемы воздушных потоков – в отличие от ветровых течений или потоков, связанных с местными погодными условиями. Эти движения ветра могут существенно влиять на скорость полета самолетов.
Это означает, что в зависимости от направления полета существует вероятность увеличения времени перелета между двумя городами, расстояние между которыми остается прежним. В результате путь из Лондона в Нью-Йорк занимает почти на час больше, чем путь из Нью-Йорка в Лондон.
В итоге можно сказать, что вращение Земли все же влияет на то, насколько «далеки» друг от друга объекты, но лишь косвенно. Движение планеты вокруг своей оси не оказывает воздействия на расстояние, которое преодолевает самолет, зато влияет на время полета воздушного судна между двумя точками на поверхности Земли.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
А зачем лететь так высоко?
10 км высоты – это средний показатель. Как правило, речь идет о диапазоне в рамках 9-12 километров, где прокладываются курсы самолетов, которые перевозят пассажиров. Причем выбирает высоту не пилот. Вопрос решается диспетчером, именно он производит расчет высоты для каждого отдельно взятого рейса.
Известно, что на большой высоте воздух разреженный. Это объясняется простым обстоятельством. Атмосфера планеты удерживается ее же силой притяжения. Сила эта мощнее всего проявляет себя у поверхности, удерживая воздушную оболочку планеты, обеспечивая ей максимальную плотность именно в нижних слоях. Повышение плотности атмосферы связано с давлением вышележащих слоев. Чем выше, тем слабее давление воздуха. Давление возрастает ближе к поверхности от веса верхних слоёв воздуха, как в океане давление растет из-за верхних слоев воды. Самолет и показатели его полета сильно зависят от показателей воздуха, от его плотности в первую очередь.
Воздух нужен для обеспечения подъемной силы, для нормальной работы двигателей. Стоит помнить, что без кислорода процесс горения не происходит, двигатель глохнет. Если плотность небольшая – это плохо, но слишком большая тоже не нужна. Оптимальные для гражданских самолетов условия наблюдаются на высоте в 10 км, в воздушном коридоре от 9 до 12 км в зависимости от погодных и других условий. Слишком большая плотность не нужна по той причине, что она не дает развивать необходимую скорость. Плотные воздушные массы тормозят движение самолета точно так же, как вода тормозит движения пловца.
Помимо проблем с развитием скорости, полет на малой высоте приносит большие топливные расходы, в то время как при движении в более разреженных воздушных массах топлива тратится меньше. Это взаимосвязанные явления – чтоб продвигаться в более плотном пространстве, требуется больше энергии, а следовательно, больше топлива.
На высоте, рекомендованной для гражданских самолетов, они могут свободно летать с нормальной для них скоростью в 800-950 км в час, не испытывая топливных затрат, получая достаточно кислорода.
Оптимальные показатели высоты
Плотность воздуха в таких пределах остается достаточной, чтобы удерживать на лету борт, летящий с указанной скоростью. На больших высотах требуется развивать более значительную скорость. Так, при полете на высоте в 12-15 км гражданский самолет мог бы передвигаться только на сверхзвуковых скоростях, в противном случае воздушные массы не смогли бы удержать его на лету.
Современные конструктивные характеристики гражданских самолетов делают для них оптимальной именно эту высоту. Впрочем, они вполне могут летать и на других высотах, если это необходимо, несколько выше или гораздо ниже. Но это нерационально, и может оказаться опасным например по погодным условиям.
Почему пассажирские самолеты летают на высоте 10 километров
10 000 метров – просто красивое число или за этим скрывается нечто большее?
Вообще, высота полёта авиалайнера отличается в зависимости от типа и модели самолёта, его размера, наличия определенного оборудования и функций. Небольшие самолёты гражданской авиации и некоторые реактивные самолёты летают на высоте не более 6000 метров, в то время как крупные и высокоскоростные авиалайнеры летают в верхних слоях на высоте от 7000 до 13 000 метров. Маленькие легкомоторные самолёты обычно не поднимаются выше 2000 метров.
Высотой полёта принято называть расстояние по вертикали до корпуса воздушного судна. В зависимости от уровня начала отсчёта различают высоту: истинную (от уровня точки, находящейся непосредственно под воздушным судном), относительную (от какого-либо условного уровня — уровня порога взлётно-посадочной полосы, уровня аэродрома, наивысшей точки рельефа и так далее) и абсолютную (от уровня моря).
Высоты полёта делят на предельно малые, малые, средние и большие. Предельно малые отличаются в зависимости от типа и скорости летательного аппарата, малые — от предельно малых до 1000 метров, средние — от 1000 до 5000 метров, большие — свыше 5000 метров. От высоты полёта следует отличать эшелон, занимаемый воздушным судном. Эшелоны отсчитываются по стандартному атмосферному давлению и имеют определённые нормативными документами значения.
Но почему пассажирские авиалайнеры летят на высоте именно 10 километров? Дело в том, что чем выше скорость полёта, тем ниже оптимальная плотность воздуха. В плотном воздухе у земли летать неэкономично, а на высоте более 12 километров пришлось бы развивать сверхзвуковую скорость, чтобы обеспечить оптимальные условия работы двигателей. Типичную для гражданской авиации скорость 800-900 км/ч как раз лучше всего развивать на высоте около 10 000 метров.
На какой высоте летают пассажирские самолеты и почему
На какую высоту поднимаются самолеты?
10 км высоты – это средний показатель. Как правило, речь идет о диапазоне в рамках 9-12 километров, где прокладываются курсы самолетов, которые перевозят пассажиров. Причем выбирает высоту не пилот. Вопрос решается диспетчером, именно он производит расчет высоты для каждого отдельно взятого рейса. Пилот же обязан слушать все руководства диспетчера и в точности выполнять их. В противном случае возникает риск столкновения с другими бортами – такое крайне редко, но случается.
Видео
Факторы безопасности, влияющие на оптимальную высоту полета
Высотный самолет отличается от стандартного тем, что перемещение на больших высотах не вредит его системам. Это зависит от материала корпуса, формы крыльев, грузоподъемности и множества других факторов, заданных при конструировании летательного аппарата с определенной целью. Основные факторы, которыми определяется максимальная высота полета самолета:
Обычно самолеты движутся на уровне больше 9000 м от земли. Это связано с тем, что здесь двигателям не требуется дополнительного охлаждения (за бортом достаточно холодно), на такой высоте нет птиц (их попадание в турбины опасно для летательного средства), судно следует выше уровня облаков (а значит, видимость хорошая и погодные условия практически не влияют). Помимо прочего, чем выше летит самолет, тем больше времени у экипажа для решения непредвиденных ситуаций.
Температура и погода за бортом
Если вы часто пользуетесь услугами авиаперевозчиков, то обращаете внимание: пилоты информируют пассажиров о температуре за бортом. Но летите ли вы зимой или летом, чаще всего слышите, что показатель составляет – 50 ˚C. Почему так происходит?
Пассажирские лайнеры конструируются с расчетом, что они поднимутся на высоту 10 000 м. На этом уровне температура воздуха мало меняется в зависимости от времени года. Небольшие колебания возможны из-за разных факторов, в том числе погоды на участке, над которым вы пролетаете.
Самые высотные пассажирские самолеты
Самые высотные самолеты среди гражданских строились не для того, чтобы кого-то удивить. Набор высоты позволяет этим самолетам избегать штормов и следовать по воздушным коридорам, недоступным другим моделям. Среди самых высотных моделей выделяют следующие:
Таким образом, уровень следования пассажирских судов все равно значительно уступает техническим возможностям военных самолетов.
Как происходит взлет
Аэродинамика авиалайнера обеспечивается особой конфигурацией крыла, которая практически одинакова у всех самолетов. Нижняя часть профиля крыла всегда плоская, а верхняя – выпуклая, независимо от типа самолета.
Воздух, проходящий под крылом, не изменяет своих свойств. Одновременно с этим, поток воздуха, проходящий через выпуклую верхнюю часть крыла, сужается. Таким образом, через верхнюю часть крыла проходит меньшее количество воздуха. Поэтому чтобы за единицу времени прошел тот же поток воздуха, необходимо увеличить скорость его движения.
В результате наблюдается разница давления воздуха в нижней и верхней части крыла авиалайнера. Это объясняется законом Бернулли: увеличение скорости потока воздуха приводит к снижению его давления.
Из разницы давления образуется подъемная сила. Ее действие словно толкает крыло вверх, а вместе с этим и весь самолет. Самолет отрывается от земли в тот момент времени, когда подъемная сила превосходит вес авиалайнера. Это достигается путем набора скорости (увеличение скорости движения самолета приводит к увеличению подъемной силы).
Горизонтальный полет обеспечивается тогда, когда подъемная сила равна весу авиалайнера.
Таким образом, при какой скорости самолет оторвется от земли, зависит от подъемной силы, величина которой определяется в первую очередь массой авиалайнера. Сила тяги авиационного двигателя обеспечивает набор скорости, необходимой для увеличения подъемной силы и взлета авиалайнера.
По этому же принципу аэродинамики летает вертолет. Внешне кажется, что винт вертолета и крыло самолета имеют мало общего, однако каждая лопасть винта имеет такую же конфигурацию, обеспечивающую разницу показателей давления воздушного потока.
Оптимальные показатели высоты
Плотность воздуха в таких пределах остается достаточной, чтобы удерживать на лету борт, летящий с указанной скоростью. На больших высотах требуется развивать более значительную скорость. Так, при полете на высоте в 12-15 км гражданский самолет мог бы передвигаться только на сверхзвуковых скоростях, в противном случае воздушные массы не смогли бы удержать его на лету.
Интересно: Как и почему возникают цунами? Причины, фото и видео
Современные конструктивные характеристики гражданских самолетов делают для них оптимальной именно эту высоту. Впрочем, они вполне могут летать и на других высотах, если это необходимо, несколько выше или гораздо ниже. Но это нерационально, и может оказаться опасным. Пилоты гражданских рейсов отвечают за жизни сотен людей, находящихся на борту, им нет никакого смысла рисковать, это было бы безответственно. Потому они придерживаются задаваемых им пределов, а диспетчер стремится провести каждый из самолетов наиболее безопасным и рациональным для него путем.
Таким образом, высота в 10 км оптимальна для гражданских самолетов по причине плотности воздуха и других показателей окружающей среды, характерных для таких высот. Это наиболее рациональная, экономичная, безопасная, удобная высота, в рамках которой проходит весь основной путь самолета, исключая моменты его взлета и посадки, либо нештатные ситуации, связанные со встречными рейсами в коридоре, погодными условиями, другими обстоятельствами, когда пилоты оказываются вынужденными лететь выше или ниже.